Question

图是由“控制电路”和“工作电路”两部分组成的光控电路。“控制电路”由光敏电阻R、磁控开关L、定值电阻R₀、电源U₁等组成，当线圈中的电流大于或等于20mA时，磁控开关的磁性弹片相护吸合。“工作电路”由工作电源（=20V）、发热电阻（=5）和(=15)组成。问：

（1）图是光敏电阻R的阻值随照射在光敏电阻上的光强E（表示光照射的强弱的物理量，单位cd）之间的变化关系图。如果照射在光敏电阻R上的光强____，则光敏电阻R的阻值增大，磁控开关产生的磁性将____（均选填“变强”、“变弱”、“不变”）。

（2）当“控制电路”中的电流小于20mA时，求“工作电路”中的R₁两端的电压是和消耗的功率各是多少？

（3）当“控制电路”中的电流等于30mA时，求“工作电路”中R₁两端的电压？

（4）如果“控制电路”中的线圈阻值=1、=140、=3V，请通过计算分析，照射在光敏电阻上的光强在什么范围内时，磁控开关的磁性弹片相护吸合？

Answer

（1）变弱，变弱（2分）（2）5，5（2分）（3）20（1分）（4）由题意可知，要使遥控开关的磁性弹片相护吸合，则控制电路的电流要大于或等于20mA。（1分）由欧姆定律，R总=U/I=3V/0.02A=150可知控制电路的总电阻要小于或等于150。（1分）此时光敏电阻R=R总-R0-RL=150-140-1=9（1分）右图可知，对应的光照强度为2cd。因此，当光照强度大于或等于2cd时，磁控开关的磁性然片相护吸合。（1分）

【解析】（1）由图可知：光照强越强时，光敏电阻R的阻值变弱；

故照射在光敏电阻R上的光强变弱时，则光敏电阻R的阻值增大，电路中的总电阻变大；

根据欧姆定律可知，电路中的电流变小；

则磁控开关产生磁性将变弱．

故答案为：变弱；变弱．    

（2）当“控制电路”中的电流小于20mA时，控制电路L断开，则工作电路由R1和R2串联组成；

电路中的电流：

I= U/R1+R2 =20V/20Ω=1A；

R1两端的电压：

U1=IR1=1A×5Ω=5V；

R1消耗的电功率为：

P1=I2R1=（1A）2×5Ω=5W．

答：R1两端的电压是5V，消耗的功率为5W．

（3）当“控制电路”中的电流等于30mA时，控制电路L闭合，则工作电路R2短路，工作电路只有R1；

故R1两端电压等于电压电压，即U1=U总=20V．

答：R1两端的电压为20V．

（4）由题意可知，要使遥控开关的磁性弹片相互吸合，则控制电路的电流要大于或等于20mA．

由欧姆定律，R总=U/I=3V/0.02A=150Ω，

可知控制电路的总电阻要小于或等于150Ω．

此时光敏电阻R=R总-R0-RL=150Ω-140Ω-1Ω=9Ω，

由图可知，对应的光照强度为2cd．

因此，当光照强度大于或等于2cd时，磁控开关的磁性然片相互吸合．